온실가스(GreenHouse Gases, GHGs)는 지구 대기에 열을 가두어 지구 온난화에 기여하는 가스입니다. 이 가스는 태양 복사가 지구 대기로 들어가도록 허용하지만 열을 가두어 지구를 따뜻하게 합니다. 즉, 인간의 활동으로 기인하는 온실가스의 배출은 온실효과를 발생하여 지구 온난화를 가속시키고 있습니다. 지구 온난화는 극단적인 기후변화를 초래하고, 지구의 생태계를 교란하고 있어서 온실가스의 배출을 줄이는 노력이 필요합니다. 온실 가스에는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 과불화탄소(PFC), 수소불화탄소(CFC), 육불화황(SF₆) 등 6가지 주요 유형이 있습니다. 본 게시글에서는 각 온실가스에 대해여 자세한 안내를 제공합니다.
온실효과(溫室效果, greenhouse effect)는 무엇인가요?
지구의 모든 에너지는 태양으로부터 옵니다. 태양으로부터 지구에 도달한 에너지는 지구의 대기를 통과하면서 그중 50%만 지표에 도달합니다. 지표에 도달한 에너지는 파장이 긴 전외선으로 바뀌어 방출됩니다. 이때 방출되는 에너지의 50%는 우주 공간으로 나가지만, 나머지 50% 정도는 대기의 구름이나 수증기, 이산화탄소 등의 온실효과 가스에 의해 흡수되었다가 다시 지표로 보내지게 됩니다. 즉 에너지가 갇히는 현상이 일어나게 됩니다. 이를 온실효과가 합니다. 온실효과는 지구의 온도를 일정하게 하는 효과를 줍니다. 만일, 온실효과가 없다면 낮에는 뜨거워지고, 밤에는 영하 100℃ 이하가 될 것이고 합니다. 밤낮의 극심한 온도차는 생명활동을 하는데에 많은 어려움을 줄 것입니다. 온실효과는 온도를 일정하게 유지시켜 주는 매우 중요한 현상입니다. 현재, 환경문제나 기후변화를 일으키는 온실효과는 인간의 화석에너지 사용에 따라 과다한 양의 온실가스 배출로 인하여 발생되는 이상 고온현상을 말합니다. 즉, 과다한 온실효과가 일어나는 것이 문제입니다.
온실 가스의 유형(6대 온실가스)
- 이산화탄소(CO₂) - 이산화탄소는 가장 잘 알려진 온실 가스이며 지구 온난화의 주요 원인입니다. 석탄, 석유 및 가스와 같은 화석 연료를 에너지로 사용할 때 주로 방출됩니다. 삼림 벌채와 토지 이용 변화도 CO₂ 배출에 기여합니다. 이산화탄소는 오랫동안 대기 중에 남아 소멸되는 데 수백 년이 걸립니다. 총 온실 가스 배출량의 63%를 차지합니다.
- 메탄(CH₄) - 메탄은 강력한 온실가스로 이산화탄소보다 70배 이상의 온난화 가능성이 있습니다. 습지, 흰개미, 소나 양과 같은 반추 동물에 의해 자연적으로 생성됩니다. 메탄은 또한 화석 연료를 추출하고 운송하는 동안과 매립지에서 폐기물을 분해하는 과정에서 방출됩니다. 지구온난화로 북극권에 위치한 툰드라지역의 얼음이 녹으면서 얼음밑에 갇혀 동결되었던 메탄이 녹으면서 대량 분출된다는 연구들이 있습니다. 메탄은 총 온실 가스 배출량의 16%를 차지합니다.
- 아산화질소(N₂O) - 아산화질소는 이산화탄소보다 298배 더 큰 온난화 잠재력을 가진 강력한 온실 가스입니다. 그것은 바다와 토양과 같은 천연자원뿐만 아니라 농업 관행, 화석 연료 연소 및 산업 공정과 같은 인간 활동에서 방출됩니다. 아산화질소는 약 114년 동안 대기 중에 남아 있습니다. 총 온실 가스 배출량의 6%를 차지합니다. 아산화질소는 성층권으로 올라가 광분해 되어 성층권 오존을 파괴하면서 소멸됩니다.
- 수소불화탄소(HFCs) - 수소불화탄소는 오존층을 파괴하는 프레온 가스로 알려진 염화불화탄소(CFC)가 몬트리올 의정서(1989)에서 규제대상 물질로 지정되면서 그 대체물질로 개발되었습니다. 냉장고나 에어컨의 냉매 등 주로 쓰이며 폴리우레탄 산업에서는 플라스틱 발포제로 사용되거나, 반도체 전자장비산업에서는 세척용도로 활용되고 있습니다. 이산화탄소 보다 수명은 짧지만 수천 배나 더 강력한 지구 온난화의 매개체입니다. 해서, 2016년 10월 15일 르완다 수도 키갈리에서 열렸던 제28차 몬트리올 협정 당사국 총회에서 선진국들은 2019년부터 삭감하고, 개발도상국은 2024년까지 HFCs의 소비 수준을 동결하며, 일부국가는 2028년까지 HFCs의 사용을 동결할 것을 요구하는 몬트리올 협정서 키갈리 수정안에 서명하였습니다. 대부분의 국가는 2019년에 비준했지만, 미국은 트럼프 정부에서 거부하다가 2022년 9월 21일에 비준하였다. 수소불화탄소의 지구온난화지수는 이산화탄소 대비 1,300배에 달합니다.
- 과불화탄소(PFCs) - 과불화탄소 역시 오존층을 파괴하는 염화불화탄소(CFC)의 대체물질로 개발되었습니다. 전자제품, 도금산업, 반도체 등의 세척용, 소화기 등에 사용됩니다. 우리나라(대한민국)의 경우에는 전량 반도체 제조 공장에서 사용되며, 과불화탄소의 지구온난화지수는 이산화탄소 대비 7,000배에 달합니다.
- 육불화황(SF6) - 육불화황의 수명은 3200년이나 됩니다. 전기가 잘 통하지 않는 성질. 즉, 높은 절연성을 가지고 있어서 변압기, 절연 개폐 장치 등의 절연 매체로 사용됩니다. 이 외에도 반도체 제품이나 액정 패널의 제조 과정에 사용됩니다. 이 가스는 지구 온난화 가능성이 이산화탄소 대비 23,900배에 달할 정도가 가장 강력합니다.
온실 가스의 영향
온실가스는 지구 대기에 열을 가두어 지구 기온을 상승시킵니다. 일정한 양의 온실가스는 적당한 온실효과를 발휘하여 지구의 온도를 일정하게 유지시켜 주며 열 평형을 이루었기 때문에 분명히 생명활동에 도움을 주고 있었습니다. 하지만, 1800년대 이후, 인간의 산업화 활동으로 인하여 발생하는 여러 가지 온실가스의 과량 유출로 인하여 과도한 온실효과가 발생되고 있으며, 이러한 과다 온실효과가 지구의 평균기온을 급격히 올려놓고 있는 것이 문제입니다. 이러한 온도 상승은 폭염, 가뭄, 홍수 및 허리케인과 같은 더 빈번하고 심각한 기상 현상을 포함하여 기후 변화를 일으킬 수 있습니다. 지구 온난화로 인해 빙하와 만년설이 녹으면서 해수면도 상승하여 해안 도시와 그곳에 거주하는 주민들을 위협할 수 있습니다. 지구 온난화는 농업에 종사하는 농가에도 영향을 줍니다. 기온이 편화 됨에 따라 재배할 수 있는 농작물도 변화될 수밖에 없기 때문입니다. 예를 들어, 대표적인 과일 중 하나인 사과의 경우에는 2070년대에는 강원도 일부지역에서만 재배할 수 있을 것으로 예상되고 있습니다.
결론
온실가스는 온난화와 기후 변화를 일으키는 기체이며, 전 세계 어디에서든 배출되고 있습니다. 온실 가스의 6가지 주요 유형에는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 과불화탄소(PFC), 수소불화탄소(CFC) 및 육불화황(SF₆)이 포함됩니다. 이러한 가스의 출처는 천연에서 인간이 만든 것까지 다양하지만 화석 연료의 연소가 가장 중요한 원인입니다. 온실 가스의 영향을 완화하려면 청정 에너지원으로 전환하고, 지속 가능한 발전을 구현하여, 온실가스의 배출량을 줄이는 것이 필수적입니다.
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